DE102010062174A1

DE102010062174A1 - Ventil, insbesondere ein Auslassventil einer hydraulischen Kolbenpumpe

Info

Publication number: DE102010062174A1
Application number: DE201010062174
Authority: DE
Inventors: Reiner Fellmeth; Oliver Gaertner; Heiko Jahn; Marc Zimmermann; Harald Hermann; Rolf Stotz; Daniel Gosse
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-11-30
Filing date: 2010-11-30
Publication date: 2012-05-31
Also published as: EP2646687A1; CN103228916A; JP2014505209A; WO2012072320A1; KR20130133783A; US20140030127A1

Abstract

Bei einem Ventil (10), insbesondere ein Auslassventil (10) einer hydraulischen Kolbenpumpe zum Fördern eines Fluids, mit einem Ventilsitz (12), in dem eine Ventilöffnung (14) mit einer inneren Wandung (42) ausgebildet ist, einem Ventilschließkörper (18), der auf dem Ventilsitz (12) zum wahlweisen Öffnen und Schließen der Ventilöffnung (14) angeordnet ist, und einem Führungsmittel (20), das den Ventilschließkörper (18) relativ zum Ventilsitz (12) führt, erstreckt sich das Führungsmittel (20) in die Ventilöffnung (14) und das Führungsmittel (20) weist mindestens eine fluidleitende Aussparung (40) und mindestens einen Bereich (44) auf, der zum Führen des Ventilschließkörpers (18) an der inneren Wandung (42) der Ventilöffnung (14) anliegt.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Ventil, insbesondere ein Auslassventil einer hydraulischen Kolbenpumpe zum Fördern eines Fluids, mit einem Ventilsitz, in dem eine Ventilöffnung mit einer inneren Wandung ausgebildet ist, einem Ventilschließkörper, der auf dem Ventilsitz zum wahlweisen Öffnen und Schließen der Ventilöffnung angeordnet ist, und einem Führungsmittel, das den Ventilschließkörper relativ zum Ventilsitz führt. Ferner betrifft die Erfindung eine hydraulische Kolbenpumpe und ein Fahrzeugbremssystem.
Hydraulische Kolbenpumpen, wie beispielsweise von Fahrzeugbremssystemen, weisen in der Regel als Ein- und Auslassventile Kugelventile auf, da diese relativ kostengünstig herzustellen sind.
Ein solches Ventil in Form eines Kugelventils ist gewöhnlich in einem Ventilgehäuse angeordnet, das auf einer Halterung eines in einem Zylinder ein- und ausfahrbaren Kolbens festgespannt ist. Das Einlassventil ist dazu vorgesehen, dass Fluid mittels einer Hubbewegung des Kolbens durch eine Einlassvorrichtung in einen Druckbereich im Inneren des Zylinders gesaugt werden kann. Durch das Auslassventil wird sodann das Fluid unter Druck aus dem Druckbereich in ein Hydrauliksystem zur Verrichtung von Arbeit gefördert.
Das Ventilgehäuse ist in der Regel becherförmig als ein Käfig gestaltet, in dessen Inneren sich eine schraubenförmige Rückstellfeder befindet, welche gegen einen kugelförmigen Schließkörper drängt. Der kugelförmige Schließkörper liegt dadurch an einem Ventilsitz an, der an der Stirnseite des Kolbens ausgebildet ist.
Wenn der Kolben mittels einer Rückstellfeder aus dem Zylinder herausgedrückt wird, so wird also der Schließkörper des Einlassventils von dem Ventilsitz gegen die Kraft der Rückstellfeder abgehoben, da ein Unterdruck im Zylinder aufgebaut wird. Bei dieser Bewegung des Kolbens wird das Einlassventil geöffnet und Fluid wird über die Einlassvorrichtung in den Druckbereich gesaugt.
Wenn der Kolben in den Zylinder mittels eines Exzenters hineingedrückt wird, so schließt sich das Einlassventil und das Auslassventil wird geöffnet, indem dort der Schließkörper entgegen einer Federkraft einer schraubenförmigen Rückstellfeder abgehoben wird. Das Fluid wird aus dem Druckbereich in ein Hydrauliksystem zur Verrichtung von Arbeit gefördert.
DE 10 2008 043 841 A1 offenbart ein Kugelventil, insbesondere ein Hochdruckventil für Hochdruckpumpen von Brennstoffeinspritzanlagen, mit einer Ventilkugel und einer Ventilsitzfläche, wobei die Ventilkugel zum Unterbrechen einer Verbindung zwischen einem Zulauf und einem Ablauf mit der Ventilsitzfläche zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Die Ventilkugel ist dabei mittels einer schraubenförmigen Rückstellfeder gegen die Ventilsitzfläche gedrängt.
Des Weiteren offenbart DE 10 2004 028 889 A1 eine Kolbenpumpe zur Förderung von Hydraulikfluid, mit einem Zylinderelement, einem im Zylinderelement hin- und herbewegbaren Kolben und einem Kolbenraum, in welchem das Hydraulikfluid mittels des Kolbens druckbeaufschlagbar ist. Ferner umfasst die Kolbenpumpe ein Auslassventil und ein schlitzgesteuertes Einlassventil. Bei dem Auslassventil ist eine Ventilkugel als Schließkörper mittels einer scheibenförmigen Rückstellfeder gegen einen zugehörigen Ventilsitz gedrängt.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß ist ein Ventil, insbesondere ein Auslassventil einer hydraulischen Kolbenpumpe zum Fördern eines Fluids, mit einem Ventilsitz, in dem eine Ventilöffnung mit einer inneren Wandung ausgebildet ist, einem Ventilschließkörper, der auf dem Ventilsitz zum wahlweisen Öffnen und Schließen der Ventilöffnung angeordnet ist, und einem Führungsmittel, das den Ventilschließkörper relativ zum Ventilsitz führt, geschaffen, wobei sich das Führungsmittel in die Ventilöffnung erstreckt und das Führungsmittel mindestens eine fluidleitende Aussparung und mindestens einen Bereich aufweist, der zum Führen des Ventilschließkörpers an der inneren Wandung der Ventilöffnung anliegt.
Die hydraulische Kolbenpumpe umfasst vorzugsweise einen zylindrischen Kolben, der in einem Innenraum eines Zylinders ein- und ausfahrbar gelagert ist. Im Innenraum des Zylinders ist ein mit einem Fluid gefüllter Druckbereich vorgesehen und abgedichtet. Beim Ausfahren des Kolbens aus dem Zylinder wird in dem Druckbereich ein Unterdruck aufgebaut und der Kolben saugt über ein Einlassventil Fluid in den Druckbereich. Beim Einfahren drängt der Kolben das Fluid über ein Auslassventil vom Druckbereich in ein Hydrauliksystem zur Verrichtung von Arbeit.
Unter einem Fluid ist vorliegend ein Gas und/oder eine Flüssigkeit zu verstehen, wie etwa eine Hydraulikflüssigkeit auf Mineralöl- oder Glycolbasis.
Das Einlassventil und/oder Auslassventil ist vorteilhaft als ein erfindungsgemäßes Ventil gestaltet. Das erfindungsgemäße Ventil weist einen Ventilsitz mit einer Ventilöffnung, einen Ventilschließkörper und ein Führungsmittel auf, welches den Ventilschließkörper relativ zum Ventilsitz führt. Der Ventilsitz umfasst eine Vorderseite und eine Rückseite, wobei unter der Rückseite des Ventilsitzes die Seite zu verstehen ist, auf der das Fluid in die Ventilöffnung hineinströmt und unter der Vorderseite die Seite, an der das Fluid aus der Ventilöffnung herausströmt. Der Ventilschließkörper ist auf der Vorderseite des Ventilsitzes angeordnet und mit dem Führungsmittel, das in die Ventilöffnung hineinragt, kräfteübertragend verbunden.
Während des Ausfahrens des Kolbens aus dem Zylinder wird Fluid durch das Einlassventil infolge des erzeugten Unterdrucks in den Druckbereich gesaugt. Dabei wird der Ventilschließkörper vom Ventilsitz über eine bestimmte Strecke abgehoben und das Fluid strömt durch die Ventilöffnung in den Druckbereich. Das Auslassventil ist während des Ausfahrens des Kolbens aus dem Zylinder im Wesentlichen fluiddicht verschlossen.
Beim Einfahren des Kolbens in den Zylinder ist das Einlassventil geschlossen. Infolge des im Druckbereich erzeugten Drucks wird der Ventilschließkörper des Auslassventils abgehoben und die Ventilöffnung ist geöffnet. Fluid strömt sodann aus dem Druckbereich entlang des Auslassventils in ein Hydrauliksystem zur Verrichtung von Arbeit.
Erfindungsgemäß umfasst das Ventil ein Führungsmittel, das in der Ventilöffnung angeordnet und mit dem Ventilschließkörper verbunden ist. Dieses Führungsmittel positioniert den Ventilschließkörper auf dem Ventilsitz, das heißt es führt während des Öffnens und Schließens des Ventils den Ventilschließkörper auf einer definierten Strecke. Während des Schließens des Ventils führt das Führungsmittel den Ventilschließkörper insbesondere auf eine vordefinierte Position auf dem Ventilsitz, wo der Ventilschließkörper mit dem Ventilsitz über eine Dichtfläche einen im Wesentlichen fluiddichten Verschluss bildet.
Das Führungsmittel ist hierfür vorzugsweise als ein länglich ausgebildeter Absatz bzw. Abschnitt gestaltet, der auf einer Stirnseite des Ventilschließkörpers, die der Ventilöffnung zugewandt ist, angeordnet ist. Dieser längliche Absatz ist im Inneren der Ventilöffnung aufgenommen.
Das Führungsmittel weist mindestens einen Bereich auf, der zum Führen des Ventilschließkörpers an einer inneren Wandung der Ventilöffnung anliegt. Mindestens ein weiterer Bereich – eine fluidleitende Aussparung – ist dabei von der inneren Wandung der Ventilöffnung beabstandet und bewerkstelligt, dass das Fluid bei abgehobenen Ventilschließkörper zwischen der inneren Wandung der Ventilöffnung und einer äußeren Wandung des Führungsmittels durch die Ventilöffnung hindurchströmen kann. Das Führungsmittel ist also in mindestens zwei Bereiche gegliedert, und zwar in einen Bereich, der an der inneren Wandung der Ventilöffnung anliegt und dadurch eine genaue Führung des Ventilschließkörpers in axialer und radialer Richtung bewerkstelligt, und zum anderen in einen ausgesparten Bereich der – im Falle eines Auslassventils – eine fluidleitende Verbindung zwischen einem Kompressionsraum, das heißt dem Druckbereich, und einer Hochdruckseite, das heißt dem Hydrauliksystem, zur Verfügung stellt.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das erfindungsgemäße Ventil zum einen einen guten fluiddichten Verschluss, das heißt ein leichtes und gutes Schließverhalten, gewährleistet und auch bei geringen Drücken schnell und exakt anspricht. Zum anderen ist das Führungsmittel bzw. der mit dem Führungsmittel verbundene Ventilschließkörper kostengünstig herzustellen. Aufgrund des sehr einfachen Aufbaus des erfindungsgemäßen Ventils können die Produktionskosten gesenkt werden.
Ferner erfordert das erfindungsgemäße Ventil einen relativ geringen Einbauraum, da eine schraubenförmige Rückstellfeder sowie ein kugelförmiger Ventilschließkörper, die gewöhnlich auf der Vorderseite des Ventilsitzes angeordnet sind, entfallen. Es ist eine platzsparende und kompakte Konstruktion bzw. Bauweise, insbesondere eines Auslassventils geschaffen, bei der der Ventilschließköper zuverlässig und genau während des Öffnens und Schließens geführt wird. Infolge der erfindungsgemäßen Führung des Ventilschließkörpers wird ein ungewolltes Auslenken des Ventilschließkörpers verhindert, wodurch eine Verbesserung der so genannten Geräuschperformance der hydraulischen Kolbenpumpe erzielt wird.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Ventils ist der Bereich zum Führen des Ventilschließkörpers als mindestens ein Steg gebildet, der axial an der inneren Wandung der Ventilöffnung anliegt.
Eine solche Weiterbildung stellt eine besonders kompakte und robuste Bauweise des erfindungsgemäßen Ventils zur Verfügung. Dieser mindestens eine Steg bzw. Rippe erstreckt sich in Längsrichtung des Ventils und ist vorzugsweise als ein Teil des länglichen Absatzes gebildet, der im Inneren der Ventilöffnung aufgenommen ist und relativ eng an der inneren Wandung der Ventilöffnung anliegt. Der Ventilschließkörper wird also mittels des mindestens einen Stegs axial und radial zum Ventilsitz bzw. zur Ventilöffnung geführt. Die Position des Ventilschließkörpers ist in der Offenstellung genau definiert.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist das Führungsmittel zwei bis fünf, vorzugsweise drei Stege auf, die im Wesentlichen gleichmäßig zueinander beabstandet sind.
Diese Stege sind alternierend zu den fluidleitenden Aussparungen angeordnet. Die Stege stehen hinsichtlich des Führungsmittels radial hervor und begrenzen also in axialer Richtung die ausgesparten, fluidleitenden Bereiche. Infolge der Verwendung von mehreren sich in Axialrichtung erstreckenden Stegen wird eine besonders genaue Führung des Ventilschließkörpers gewährleistet.
Gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist das Führungsmittel im Querschnitt dreieckförmig gestaltet.
Gemäß dieser Weiterbildung ist das Führungsmittel als ein länglicher Absatz gestaltet und weist drei sich in Axialrichtung erstreckende Stege auf. In der Draufsicht bzw. im Querschnitt ist das Führungsmittel dreieckförmig mit abgerundeten, an die innere Wandung der Ventilöffnung angepassten Kanten gebildet. Hierdurch ist ein besonders kompaktes und einfach zu produzierendes Führungsmittel geschaffen.
Wenn der Ventilschließkörper während des Öffnens des Ventils vom Ventilsitz abgehoben wird, so führen die an der inneren Wandung der Ventilöffnung anliegenden Stege den Ventilschließkörper, so dass dieser insbesondere in radialer Richtung im Wesentlichen nicht verrutscht und während eines Schließvorgangs des Ventils wieder seine ursprüngliche Position einnimmt, das heißt, mit dem Ventilsitz eine im Wesentlichen fluiddichte Dichtfläche bildet.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Ventils umfasst das Ventil ein Rückstellmittel, das den Ventilschließkörper mit einer Rückstellkraft beaufschlagt, die den Ventilschließkörper gegen den Ventilsitz drängt.
Das Rückstellmittel, vorzugsweise in Form einer Rückstellfeder, kann als ein länglich gestalteter Federdraht oder auch als eine eben gewundene Biegefeder, wie ein Federring bzw. Federteller, eine Blattfeder oder auch eine Spiralfeder, gestaltet sein. Die Blattfeder besteht bevorzugt aus einem flachen Metallband oder Metalldraht, der bogenförmig vorgespannt ist. Die Spiralfeder ist vorzugsweise aus einem in einer Ebene spiralförmig aufgewickelten Metallband oder Metalldraht gefertigt. Eine Spiralfeder oder auch ein Federring sind besonders einfach im Ventil zu montieren. Die Rückstellfeder ist bevorzugt aus einem Federstahl hergestellt, wie etwa aus einer Kupfer-Beryllium-Legierung.
Wenn ein Sog bzw. Druck am Ventilschließkörper anliegt, der größer ist als die Rückstellkraft des Rückstellmittels, so deformiert sich das Rückstellmittel während des Abhebens des Ventilschließkörpers vom Ventilsitz entsprechend des zurückgelegten Wegs des Ventilschließkörpers. Der Ventilschließkörper wird also mit einer Rückstellkraft beaufschlagt, so dass dieser schnell und leicht wieder schließt.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Rückstellmittel auf einer Ausströmseite des Ventils angeordnet.
Die Ausströmseite des erfindungsgemäßen Ventils ist auch als die Vorderseite des Ventils bzw. als die Vorderseite des Ventilsitzes definiert.
Das Rückstellmittel drängt den Ventilschließkörper mit einer definierten Spannkraft von der Vorderseite des Ventilsitzes her gegen den Ventilsitz, so dass im geschlossenen Zustand des Ventils die Ventilöffnung im Wesentlichen fluiddicht verschlossen ist. Das Rückstellmittel übt eine Druckkraft auf den Ventilschließkörper aus. Bei Verwendung einer Feder der oben genannten Art ist ein optimiertes Ventil geschaffen, das lediglich einen geringen Einbauraum erfordert.
Wenn das erfindungsgemäße Ventil in Form eines Auslassventils vorliegt, so ist die Rückstellfeder vorzugsweise an einem Absatz eines Ventildeckels gelagert und auf einer der Ventilöffnung abgewandten Stirnfläche des Ventilschließkörpers ortsfest gehaltert.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Ventils ist der Ventilschließkörper plattenförmig gestaltet.
Ein derartiges Ventil stellt einen plattenförmigen Ventilschließkörper zur Verfügung, der im Vergleich zu einem kugelförmigen Ventilschließkörper eine relativ geringe Höhe bzw. Dimension aufweist. Aufgrund der geringeren Höhe eines solchen Ventilschließkörpers kann ein Einlass- und/oder Auslassventil geschaffen werden, das ein sehr geringes Totvolumen aufweist, wodurch der Wirkungsgrad der hydraulischen Kolbenpumpe gesteigert wird.
Der Ventilschließkörper kann auch wahlweise als eine Kugelkalotte, das heißt als ein bestimmtes Kugelsegment bzw. ein bestimmter Kugelabschnitt, als eine Halbkugel oder auch als ein Kegel gestaltet sein.
Ferner kann der Ventilschließkörper eine Auflage auf der Ausströmseite des Ventils umfassen, auf der das Rückstellmittel am Ventilschließkörper gelagert ist.
Diese Auflage ist bevorzugt als eine so genannte Auflageform gestaltet, die beispielsweise eine ringförmige Noppenstruktur oder auch eine absatzförmige Ringstruktur aufweisen kann, die das Rückstellmittel haltert bzw. ein Verrutschen des Rückstellmittels verhindert.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Ventils ist der Ventilschließkörper und das Führungsmittel einstückig als ein Spritzgussteil gestaltet.
Eine derartige Weiterbildung stellt eine so genannte Ventilschließkörper-Führungsmittel-Einheit zur Verfügung, die als ein aus Kunststoff geformtes Spritzgussteil gebildet ist. Eine solche spritzgegossene Kunststoffeinheit kann aufgrund ihrer Form besonders gut vorwärts auf einen Ventilsitz und in eine hydraulische Kolbenpumpe montiert werden, sie ist also im Herstellungsprozess einfach mit weiten Bauteilen zusammenzufügen. Zudem ist ein solches Ventil robust und kostengünstig herstellbar. Das Führungsmittel und insbesondere die Ventilschließkörper-Führungsmittel-Einheit können jedoch auch aus Metall gefertigt sein.
Weiterhin umfasst der Ventilschließkörper auf der dem Führungsmittel abgewandten Seite vorzugsweise ein Verrastungsmittel.
Dieses Verrastungsmittel ermöglicht ein Einrasten des Ventilschließkörpers in ein weiteres Bauteil, wie beispielsweise eine Feder. Hierdurch ist insbesondere eine so genannte Vorwärtsmontage des Ventils technisch umsetzbar. So kann das Ventil zunächst als vormontierte Baugruppe fertig gestellt und anschließend mit einem Pumpenzylinder verstemmt werden.
Des Weiteren ist die Aufgabe gemäß der Erfindung mittels einer hydraulischen Kolbenpumpe mit einem erfindungsgemäßen Ventil gelöst.
Die erfindungsgemäße hydraulische Kolbenpumpe umfasst einen Zylinder und einen in dem Zylinder ein- und ausfahrbar gelagerten Kolben. Im Innenraum des Zylinders ist ein mit einem Fluid gefüllter Druckbereich gebildet. Beim Ausfahren des Kolbens aus dem Zylinder wird in dem Druckbereich ein Unterdruck aufgebaut und der Kolben saugt über ein Einlassventil Fluid in den Druckbereich. Beim Einfahren drängt der Kolben hingegen das Fluid über ein Auslassventil vom Druckbereich in ein Hydrauliksystem zur Verrichtung von Arbeit.
Das Einlass- und/oder Auslassventil ist in vorteilhafterweise als ein erfindungsgemäßes Ventil gemäß den oben genannten Merkmalen und Vorteilen gestaltet. Ein solches Ventil gewährleistet zum einen eine hohe Robustheit und ein gutes Abdichtverhalten. Zum anderen ist ein derartiges Ventil kostengünstig herstellbar und einfach in die hydraulische Kolbenpumpe zu integrieren.
Insbesondere erfordert das erfindungsgemäße Führungsmittel lediglich einen geringen Einbauraum; eine relativ große schraubenförmige Rückstellfeder gemäß dem Stand der Technik, die auf der Vorderseite des Ventilsitzes angeordnet ist, kann entfallen. Es ist ein Ventil mit einer kompakten und platzsparenden Bauweise geschaffen, das eine gute Führung des Ventilschließkörpers bewerkstelligt. Aufgrund der Führung des Ventilschließkörpers wird ein ungewolltes Auslenken dieses Ventilschließkörpers verhindert und somit eine Verbesserung der Geräuschperformance erreicht.
Schließlich ist ein Fahrzeugbremssystem mit einer erfindungsgemäßen hydraulischen Kolbenpumpe zur Verfügung gestellt.
Das erfindungsgemäße Fahrzeugbremssystem umfasst eine hydraulische Kolbenpumpe mit einem erfindungsgemäßen Ventil gemäß den oben erläuterten Merkmalen und Vorteilen.
Ein derartiges Fahrzeugbremssystem kann beispielsweise ein Anti-Blockier-System (ABS), eine Antriebsschlupfregelung (TCS – traction control system), ein elektronisches Stabilisierungsprogramm (ESP) oder auch ein elektrohydraulisches Bremssystem (EHB) sein. Bei solchen Systemen ist es insbesondere von Vorteil, wenn die hydraulischen Kolbenpumpen robuste und gleichzeitig kostengünstig herzustellende Ventile aufweisen, die eine hohe Dichtigkeit gewährleisten und eine optimale Funktion des Bremssystems bei einer langen Laufleistung zur Verfügung stellen. Insbesondere erweist sich eine gute Geräuschperformance von Vorteil.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert: Es zeigen:
1 einen Längsschnitt eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Ventils,
2 die Ansicht II eines ersten Ausführungsbeispiels einer Ventilschließkörper-Führungsmittel-Einheit gemäß 1,
3 die Ansicht III gemäß 2 in einem Ventilsitz angeordnet,
4 eine Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Ventilschließkörper-Führungsmittel-Einheit,
5 eine weitere Ansicht des zweiten Ausführungsbeispiels der Ventilschließkörper-Führungsmittel-Einheit gemäß 4,
6 eine Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels einer Ventilschließkörper-Führungsmittel-Einheit,
7 eine Ansicht eines vierten Ausführungsbeispiels einer Ventilschließkörper-Führungsmittel-Einheit, und
8 einen Längsschnitt der Ventilschließkörper-Führungsmittel-Einheit gemäß 7 in einem Ventilsitz angeordnet.
Beschreibung von Ausführungsformen
1 zeigt ein Auslassventil 10 einer hydraulischen Kolbenpumpe eines Fahrzeugbremssystems. Das Ventil 10 umfasst einen Ventilsitz 12, in dem eine kreisförmige Ventilöffnung 14 ausgebildet ist. Ferner umfasst das Ventil 10 eine Ventilschließkörper-Führungsmittel-Einheit 16 (vgl. auch 2), die aus einem plattenförmigen Ventilschließkörper 18 und einem Führungsmittel 20 einstückig als Kunststoff-Spritzgussteil geformt ist.
Der Ventilsitz 12 weist eine Vorderseite 24 und eine Rückseite 26 auf, wobei die Vorderseite 24 als die Seite definiert ist, auf der das Fluid, im Vorliegenden eine Bremsflüssigkeit, in die Ventilöffnung 14 hineinströmt, und die Rückseite 26 als die Seite, auf der das Fluid aus der Ventilöffnung 14 herausströmt.
Die hydraulische Kolbenpumpe umfasst einen in einem Zylinder ein- und ausfahrbaren Kolben, der mittels eines Exzenters angetrieben wird. Wenn der Kolben aus dem Zylinder herausfährt, so wird in einem Druckbereich 27, das heißt in einem Kompressionsraum 27, im Inneren des Zylinders ein Unterdruck erzeugt. Hierdurch wird ein Einlassventil geöffnet und Fluid strömt in den Druckbereich 27. Beim Hinfahren des Kolbens in den Zylinder wird das Fluid im Druckbereich 27 druckbeaufschlagt und gegen die Ventilschließkörper-Führungsmittel-Einheit 16 des Auslassventils 10 gedrängt.
Der Ventilschließkörper 18 ist zum wahlweisen Öffnen und Schließen der Ventilöffnung 14 auf der Vorderseite 24 des Ventilsitzes 12, das heißt auf der Ausströmseite 24 des Ventils 10, angeordnet. Der Bereich, in dem der Ventilschließkörper 18 im geschlossenen Zustand des Ventils 10 auf dem Ventilsitz 12 aufliegt, bildet eine Dichtfläche 29, die einen im Wesentlichen fluiddichten Verschluss gewährleistet.
Der Ventilschließkörper 18 wird mittels eines Rückstellmittels 30, vorliegend einer Spiralfeder 30, mit einer Rückstellkraft beaufschlagt, die den Ventilschließkörper 18 gegen die Vorderseite 24 des Ventilsitzes 12 drängt. Die Feder 30 ist auf der Ausströmseite 24 des Ventils 10 angeordnet und übt somit auf den Ventilschließkörper 18 eine Druckkraft aus. Die Feder 31 ist hierbei auf einer der Ventilöffnung 14 abgewandten Stirnfläche 32 des Ventilschließkörpers 18 gelagert und an einem Absatz 34 eines Ventildeckels 36 gehaltert.
Wenn der auf den Ventilschließkörper 18 ausgeübte Druck größer ist als die Rückstellkraft der Feder 30, so wird der Ventilschließkörper 16 vom Ventilsitz 12 abgehoben und das Fluid wird in ein Hydrauliksystem – auf die so genannte Hochdruckseite 37 – zur Verrichtung von Arbeit geleitet. Das Auslassventil 10 trennt also den Kompressionsraum 27 von der Hochdruckseite 37.
Während des Öffnens und Schließens des Ventils 10 führt das Führungsmittel 20 den Ventilschließkörper 18 relativ zum Ventilsitz 12.
Hierfür ist das Führungsmittel 20 ist als ein zylinderförmiger Absatz 20 gebildet, der an der der Ventilöffnung 14 zugewandten Stirnfläche 38 des Ventilschließkörpers 18 ansetzt und sich in die Ventilöffnung 14 erstreckt. Das Führungsmittel 20 ist in der Ventilöffnung 14 derart aufgenommen, dass es mit drei fluidleitenden Aussparungen 40 von einer inneren Wandung 42 der Ventilöffnung 14 beabstandet ist. Drei zu den fluidleitenden Aussparungen 40 alternierend angeordnete Bereiche 44 liegen hingegen an der inneren Wandung 42 der Ventilöffnung 14 an (vgl. 2 und 3). Diese Bereiche 44 sind dafür vorgesehen, den Ventilschließköper 18 während des Öffnens und Schließens in axialer und radialer Richtung zu führen und auf dem Ventilsitz 12 exakt zu positionieren. Der Ventilschließkörper 18 wird auf einer definierten Strecke geführt. Aufgrund der derartigen Führung des Ventilschließkörpers 18 wird ein ungewolltes Auslenken des Ventilschließkörpers 18 verhindert, wodurch eine Verbesserung der so genannten Geräuschperformance der hydraulischen Kolbenpumpe erzielt wird.
Wenn der Ventilschließkörper 18 von dem Ventilsitz 12 abgehoben wird, dann strömt das Fluid entlang der fluidleitenden Aussparungen 40 durch das Ventil 10.
In den 2 und 3 ist die Ventilschließkörper-Führungsmittel-Einheit 16 vergrößert dargestellt. Das Führungsmittel 20 ist im Querschnitt dreieckförmig gebildet. Die Bereiche 44 zum Führen des Ventilschließkörpers, die an der inneren Wandung 42 der Ventilöffnung 14 anliegen, sind vorliegend als drei im Wesentlichen gleichmäßig zueinander beabstandete Stege 46 gebildet, die sich in Axialrichtung erstrecken. Während des Öffnens und Schließens des Ventils gleiten diese Stege 46 also in Längserstreckung der Ventilöffnung 14 an dessen innerer Wandung 42 vorbei. Die Stege 46 der dreieckförmigen Führungsmitteleinheit 20 sind dabei mit ihren äußeren Kanten 48 der inneren Wandung 42 der Ventilöffnung 14 angepasst, das heißt in Richtung der Wandung 42 gewölbt.
4, 5 und 6 zeigen weitere Ausführungsbeispiele einer Ventilschließkörper-Führungsmittel-Einheit 16. Die hier dargestellten Einheiten 16 umfassen eine Auflage 50 auf der Ausströmseite 24 des Ventils 10, auf der das Rückstellmittel 30 am Ventilschließkörper 18 gelagert ist. Die Ventilschließkörper-Führungsmittel-Einheit 16 gemäß 4 und 5 weist eine absatzförmige bzw. gestufte Ringstruktur auf. In 6 ist hingegen eine Auflage 50 gezeigt, bei der als ringförmige Noppenstruktur insgesamt 8 Noppen im Kreis regelmäßig beabstandet über die Stirnfläche 32 verteilt angeordnet sind. Die Auflage 50 verhindert ein Verrutschen des Rückstellmittels 30, wie beispielsweise eine zylindrische Schraubenfeder, auf der Stirnfläche 32 des Ventilschließkörpers 18.
Die Führungsmittel 20 der Ventilschließkörper-Führungsmittel-Einheiten 16 gemäß den 4 bis 6 umfassen jeweils vier Stege 46, die alternierend zu vier fluidleitenden Aussparungen 40 angeordnet sind.
Die in den 7 und 8 dargestellte Ventilschließkörper-Führungsmittel-Einheit 16 umfasst einen Ventilschließkörper 18, bei dem auf der dem Führungsmittel 20 abgewandten Seite ein Verrastungsmittel 52 angeordnet ist. Dieses Verrastungsmittel 52 weist einen zylinderförmigen Absatz 54 auf, der sich über einen definierten Abschnitt 55 verjüngt. Dem zylinderförmigen Absatz 54 ist an dem Ende, das dem Ventilschließkörper 18 gegenüberliegt, ein Rastmechanismus 56 angeformt, der dazu vorgesehen ist, in eine Feder oder auch in ein anderes Bauteil einzurasten. Hierdurch wird insbesondere eine Vorwärtsmontage des Ventils 10 ermöglicht. Das Ventil 10 wird hierbei als separat vorliegende Baugruppe vormontiert und anschließend mit einem Pumpenzylinder verstemmt.
Es ist somit ein kostengünstiges und robustes Ventil 10 geschaffen, das eine gute Dichtwirkung bei einem leichten und schnellen sowie präzisen Schließverhalten gewährleistet und einfach in eine hydraulische Kolbenpumpe zu integrieren ist. Ferner weist die Ventilschließkörper-Führungsmittel-Einheit 16 eine kompakte Bauweise auf, wodurch eine platzsparende Konstruktion des Auslassventils 10 gewährleistet ist.
Das erfindungsgemäße Ventil 10 ist vorliegend als ein Plattenventil 10 veranschaulicht, da ein solches Ventil 10 ein geringes Totvolumen in der Kolbenpumpe gewährleistet. Es sind jedoch auch andere Ventilgeometrien denkbar, wie etwa Kalotten-, Halbkugel- oder Kegelventile. Ferner kann die Ventilschließkörper-Führungsmittel-Einheit 16 auch aus Metall gebildet sein.
Abschließend sei angemerkt, dass sämtlichen Merkmalen, die in den Anmeldungsunterlagen und insbesondere in den abhängigen Ansprüchen genannt sind, trotz des vorgenommenen formalen Rückbezugs auf einen oder mehrere bestimmte Ansprüche, auch einzeln oder in beliebiger Kombination eigenständiger Schutz zukommen soll.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008043841 A1 [0007]
DE 102004028889 A1 [0008]

Claims

Ventil (10), insbesondere Auslassventil (10) einer hydraulischen Kolbenpumpe zum Fördern eines Fluids, mit einem Ventilsitz (12), in dem eine Ventilöffnung (14) mit einer inneren Wandung (42) ausgebildet ist, einem Ventilschließkörper (18), der auf dem Ventilsitz (12) zum wahlweisen Öffnen und Schließen der Ventilöffnung (14) angeordnet ist, und einem Führungsmittel (20), das den Ventilschließkörper (18) relativ zum Ventilsitz (12) führt, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Führungsmittel (20) in die Ventilöffnung (14) erstreckt und das Führungsmittel (20) mindestens eine fluidleitende Aussparung (40) und mindestens einen Bereich (44) aufweist, der zum Führen des Ventilschließkörpers (18) an der inneren Wandung (42) der Ventilöffnung (14) anliegt.
Ventil (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (44) zum Führen des Ventilschließkörpers (18) als mindestens ein Steg (46) gebildet ist, der axial an der inneren Wandung (42) der Ventilöffnung (14) anliegt.
Ventil (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsmittel (20) mindestens zwei, vorzugsweise drei Stege (46) aufweist, die im Wesentlichen gleichmäßig zueinander beabstandet sind.
Ventil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsmittel (20) im Querschnitt dreieckförmig gestaltet ist.
Ventil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (10) ein Rückstellmittel (30) umfasst, das den Ventilschließkörper (18) mit einer Rückstellkraft beaufschlagt, die den Ventilschließkörper (18) gegen den Ventilsitz (12) drängt.
Ventil (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückstellmittel (30) auf einer Ausströmseite (24) des Ventils (10) angeordnet ist.
Ventil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschließkörper (18) plattenförmig gestaltet ist.
Ventil (10) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschließkörper (18) eine Auflageeinrichtung. (50) auf der Ausströmseite (24) des Ventils (10) umfasst, auf der das Rückstellmittel (30) am Ventilschließkörper (18) gelagert ist.
Ventil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschließkörper (18) und das Führungsmittel (20) einstückig als ein Spritzgussteil (16) gestaltet sind.
Ventil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschließkörper (18) auf der dem Führungsmittel (20) abgewandten Seite ein Verrastungsmittel (52) umfasst.
Hydraulische Kolbenpumpe mit einem Ventil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
Fahrzeugbremssystem mit einer hydraulischen Kolbenpumpe nach Anspruch 11.